1. Độ hụt khối
Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó.
Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là $\Delta m$.
Độ hụt khối của hạt nhân ${}_{Z}^{A}X$
$\Rightarrow \Delta m=Z{{m}_{p}}+\left( A-Z \right){{m}_{n}}-{{m}_{X}}$
2. Năng lượng liên kết
$\Delta E={{\text{W}}_{lk}}=\Delta m.{{c}^{2}}=\left[ Z{{m}_{p}}+\left( A-Z \right){{m}_{n}}-{{m}_{X}} \right]{{c}^{2}}$
Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để tách các nuclon từ hạt nhân ra thành các hạt riêng rẽ hoặc tổng hợp các nuclon lại thành hạt nhân.
3. Năng lượng liên kết riêng
$\varepsilon ={{\text{W}}_{lkr}}=\dfrac{{{\text{W}}_{lk}}}{A}$
Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết của 1 nuclôn.
Đại lượng này đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.
Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân đó càng bền vững.
Các hạt nhân bền vững có năng lượng liên kết riêng lớn nhất vào cỡ 8,8 MeV/nuclôn; đó là những hạt nhân nằm ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn ứng với: 50<A<80.
$1eV=1,{{6.10}^{-19}}J;1MeV=1,{{6.10}^{-13}}J$
Tính bền vững phụ thuộc vào năng lượng liên kết riêng $\varepsilon =\dfrac{\Delta E}{A}$.
Hạt Y có ∆E lớn nhất và số khối A nhỏ nhất → Y bền vững nhất.
Hạt Z có ∆E nhỏ nhất và số khối A lớn nhất → Z kém bền vững nhất.
Năng lượng liên kết riêng là đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân
Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân được tính bằng thương số của năng lượng liên kết của hạt nhân với số nuclôn của hạt nhân ấy.
$\varepsilon =\dfrac{\Delta E}{A}$
Những hạt nhân có số khối A từ 50 đến 95 có năng lượng liên kết riêng lớn nhất (khoảng 8,8 MeV/nuclôn) là những hạt nhân bền vững nhất nên $_{26}^{56}Fe$ là hạt nhân bền vững nhất trong số các hạt nhân đã cho
Năng lượng liên kết tỉ lệ thuận với độ hụt khối nên độ hụt khối lớn thì năng lượng liên kết lớn.
Những hạt nhân có số khối A từ 50 đến 95 có năng lượng liên kết riêng lớn nhất (khoảng 8,8 MeV/nuclôn) là những hạt nhân bền vững nhất nên $_{26}^{56}Fe$ là hạt nhân bền vững nhất trong số các hạt nhân đã cho
Độ bền vững của hạt nhân phụ thuộc vào năng lượng liên kết riêng:
$\varepsilon =\dfrac{\Delta E}{A}=\dfrac{\Delta m.{{c}^{2}}}{A}$
Do tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng nên phản ứng này thu năng lượng
$ \Delta E=\Delta u{{c}^{2}}=0,02.931,5=18,63MeV $
Hạt nhân càng bền vững khi có năng lượng liên kết riêng càng lớn.
Phát biểu sai là: Hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì càng kém bền vững. Mà là: hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng nhỏ thì càng kém bền vững.
Lực hạt nhân là lực tương tác mạnh
Năng lượng liên kết riêng: $\varepsilon =\dfrac{\Delta E}{A}$
Do đó năng lượng liên kết riêng là năng lượng tính cho 1 nuclon
$\Delta {m_X} = \Delta {m_Y};{A_X} > {A_Y}\;$
⇒ \({{\varepsilon }_{X}}=\dfrac{\Delta {{m}_{X}}}{{{A}_{X}}}<{{\varepsilon }_{Y}}=\dfrac{\Delta {{m}_{Y}}}{{{A}_{Y}}}\)
Năng lượng liên kết:$\Delta E = \Delta m.{c^2}{\rm{ }}$ nên Δm càng lớn thì ΔE càng lớn
Xem thêm các bài tiếp theo bên dưới